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  • HTTPS为什么安全

    2019-09-12 21:16:45
    HTTPS为什么安全?HTTPS通信过程 这是我朋友面试时被问到的一道面试题。如果是你,你会怎么回答? 你????:“嗯,因为它加多了一层SSL层。” 面试官:然后呢?为什么加多了一层就安全了? 什么是SSL? (⊙o⊙)…不会...

    HTTPS为什么安全?

    这是我朋友面试时被问到的一道面试题。如果是你,你会怎么回答?
    你:“嗯,因为它加多了一层SSL层。”
    面试官:然后呢?为什么加多了一层就安全了?
    什么是SSL?
    (⊙o⊙)…不会回答了。。

    面试时不仅考察面试者知识的广度还考察面试者知识的一个深度。这是我这段时间面试的一个感受,面试官不仅会从计算机网络、数据库、数据结构、程序设计语言等来问你,考察你知识的一个广度,掌握了哪些知识,还会从知识的一个深度来考察你,掌握的程度多深。所以在回答了“HTTP和HTTPS的区别”的问题后,你以为可以松一口气了,在心里暗自为自己刚刚能回答出面试官的问题而窃喜时,面试官突然追问,HTTPS为什么安全?你可能会猝不及防。这时就会发现可能自己知识广度够了(起码足够秋招面试了),但是知识的深度还不够呀。

    所以,多思考多总结,查漏补缺,广度深度两手抓,offer即到家。

    我们知道,HTTP请求都是明文传输的,所谓的明文指的是没有经过加密的信息,如果HTTP请求被黑客拦截,并且里面含有银行卡密码等敏感数据的话,会非常危险。为了解决这个问题,Netscape 公司制定了HTTPS协议,HTTPS可以将数据加密传输,也就是传输的是密文,即便黑客在传输过程中拦截到数据也无法破译,这就保证了网络通信的安全。

    在正式了解HTTPS协议前,我们要先了解一些密码学的知识。

    密码学基础

    明文:明文指的是未被加密过的原始数据。

    密文:明文被某种加密算法加密之后,会变成密文,从而确保原始数据的安全。密文也可以被解密,得到原始的明文。

    密钥:密钥是一种参数,它是在明文转换为密文或将密文转换为明文的算法中输入的参数。密钥分为对称密钥与非对称密钥,分别应用在对称加密和非对称加密上。

    对称加密:对称加密又叫做私钥加密,即信息的发送方和接收方使用同一个密钥去加密和解密数据

    对称加密的特点是算法公开、加密和解密速度快,适合于对大数据量进行加密,常见的对称加密算法有DES、3DES、TDEA、Blowfish、RC5和IDEA。
    其加密过程如下:明文 + 加密算法 + 私钥 => 密文
    解密过程如下:密文 + 解密算法 + 私钥 => 明文

    对称加密中用到的密钥叫做私钥,私钥表示个人私有的密钥,即该密钥不能被泄露。
    加密过程中的私钥与解密过程中用到的私钥是同一个密钥,这也是称加密之所以称之为“对称”的原因。由于对称加密的算法是公开的,所以一旦私钥被泄露,那么密文就很容易被破解,所以对称加密的缺点是密钥安全管理困难。

    非对称加密:非对称加密也叫做公钥加密。非对称加密与对称加密相比,其安全性更好。对称加密的通信双方使用相同的密钥,如果一方的密钥遭泄露,那么整个通信就会被破解。而非对称加密使用一对密钥,即公钥和私钥,且二者成对出现。私钥被自己保存,不能对外泄露。公钥指的是公共的密钥,任何人都可以获得该密钥。用公钥或私钥中的任何一个进行加密,用另一个进行解密。

    被公钥加密过的密文只能被私钥解密,过程如下:

    • 明文 + 加密算法 + 公钥 => 密文
    • 密文 + 解密算法 + 私钥 => 明文

    被私钥加密过的密文只能被公钥解密,过程如下:

    • 明文 + 加密算法 + 私钥 => 密文,
    • 密文 + 解密算法 + 公钥 => 明文

    由于加密和解密使用了两个不同的密钥,这就是非对称加密“非对称”的原因。
    非对称加密的缺点是加密和解密花费时间长、速度慢,只适合对少量数据进行加密。

    在非对称加密中使用的主要算法有:RSA、Elgamal、Rabin、D-H、ECC(椭圆曲线加密算法)等。

    HTTPS通信过程

    HTTPS协议 = HTTP协议 + SSL/TLS协议,在HTTPS数据传输的过程中,需要用SSL/TLS对数据进行加密和解密,需要用HTTP对加密后的数据进行传输,由此可以看出HTTPS是由HTTP和SSL/TLS一起合作完成的。

    SSL的全称是Secure Sockets Layer,即安全套接层协议,是为网络通信提供安全及数据完整性的一种安全协议。

    TLS的全称是Transport Layer Security,即传输层安全协议

    HTTPS为了兼顾安全与效率,同时使用了对称加密和非对称加密。数据是被对称加密传输的,对称加密过程需要客户端的一个密钥,为了确保能把该密钥安全传输到服务器端,采用非对称加密对该密钥进行加密传输,总的来说,对数据进行对称加密,对称加密所要使用的密钥通过非对称加密传输

    HTTPS在传输的过程中会涉及到三个密钥:

    • 服务器端的公钥和私钥,用来进行非对称加密
    • 客户端生成的随机密钥,用来进行对称加密
    • 客户端在使用HTTPS方式与Web服务器通信时有以下几个步骤,如图所示。
    客户端/浏览器服务器1、请求https连接2、返回公钥(证书)3、对公钥进行检查检验其合法性4、产生随机对称密钥5、服务器的公钥对客户端的对称密钥进行非对称加密6、发送加密后的对称密钥7、服务器用自己的私钥对其进行非对称解密,解密出回话密钥8、通过对话密钥加密的对称的密文通道9、传输加密的密文10、客户端密钥对其进行对称解密,得到数据客户端/浏览器服务器

    一个HTTPS请求实际上包含了两次HTTP传输,可以细分为以下几步:

    1. 客户端向服务器发起HTTPS请求,连接到服务器的443端口。服务器端有一个密钥对,即公钥和私钥,是用来进行非对称加密使用的,服务器端保存着私钥,不能将其泄露,公钥可以发送给任何人。
    2. 服务器将自己的公钥发送给客户端。
    3. 客户端收到服务器端的公钥之后,会对公钥进行检查,验证其合法性,如果发现公钥有问题,那么HTTPS传输就无法继续。严格的说,这里应该是验证服务器发送的数字证书的合法性。
    4. 如果公钥合格,客户端会生成一个随机值,这个随机值就是用于进行对称加密的密钥,我们将该密钥称之为client key,即客户端密钥,这样在概念上和服务器端的密钥容易进行区分。
    5. 然后用服务器的公钥对客户端密钥进行非对称加密,这样客户端密钥就变成密文了,至此,HTTPS中的第一次HTTP请求结束。
    6. 客户端会发起HTTPS中的第二个HTTP请求,将加密之后的客户端密钥发送给服务器
    7. 服务器接收到客户端发来的密文之后,会用自己的私钥对其进行非对称解密,解密之后的明文就是客户端密钥
    8. 然后用客户端密钥对数据进行对称加密,这样数据就变成了密文。
    9. 然后服务器将加密后的密文发送给客户端。
    10. 客户端收到服务器发送来的密文,用客户端密钥对其进行对称解密,得到服务器发送的数据。这样HTTPS中的第二个HTTP请求结束,整个HTTPS传输完成。

    因此被问及“为什么HTTPS安全”的时候,可以这么说,HTTP是明文传输,HTTPS加了一层SSL(安全套接层),是密文传输,可以保证数据的保密性,同时,在交换数据之前,验证一下对方的合法身份,可以保证通信双方的安全。HTTPS通信原理的过程大概是这样:当客户端请求建立HTTPS连接时,服务器会发送公钥(即证书),客户端会对公钥进行检查、验证证书的合法性,验证通过的,会产生随机的对称密钥,服务器的公钥会对客户端的对称密钥进行非对称加密,传输过程中对要发送的数据采用对称加密,对密钥采用非对称加密,然后客户端将加密之后的客户端密钥发送给服务器,服务器收到密文后用私钥对其进行非对称解密,得到客户端密钥;客服端密钥对数据进行对称加密,变成密文然后服务器将密文传输给客户端,客户端收到密文后用客户端密钥对其进行解密即得数据。

    仅供参考,如有疏漏恳请各位大佬批评指正~

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  • HTTPS为什么安全

    万次阅读 2017-01-22 14:19:52
    1、http为什么安全? http协议属于明文传输协议,交互过程以及数据传输都没有进行加密,通信双方也没有进行任何认证,通信过程非常容易遭遇劫持、监听、篡改,严重情况下,会造成恶意的流量劫持等问题,甚至造成...

    本文将分两个专题去理解HTTPS。

    专题一:HTTPS为什么安全

    1、http为什么不安全?

    http协议属于明文传输协议,交互过程以及数据传输都没有进行加密,通信双方也没有进行任何认证,通信过程非常容易遭遇劫持、监听、篡改,严重情况下,会造成恶意的流量劫持等问题,甚至造成个人隐私泄露(比如银行卡卡号和密码泄露)等严重的安全问题。

    可以把http通信比喻成寄送信件一样,A给B寄信,信件在寄送过程中,会经过很多的邮递员之手,他们可以拆开信读取里面的内容(因为http是明文传输的)。A的信件里面的任何内容(包括各类账号和密码)都会被轻易窃取。除此之外,邮递员们还可以伪造或者修改信件的内容,导致B接收到的信件内容是假的。

    比如常见的,在http通信过程中,“中间人”将广告链接嵌入到服务器发给用户的http报文里,导致用户界面出现很多不良链接; 或者是修改用户的请求头URL,导致用户的请求被劫持到另外一个网站,用户的请求永远到不了真正的服务器。这些都会导致用户得不到正确的服务,甚至是损失惨重。

    2、https如何保证安全?

    要解决http带来的问题,就要引入加密以及身份验证机制。

    如果Server(以后简称服务器)给Client(以后简称 客户端)的消息是密文的,只有服务器和客户端才能读懂,就可以保证数据的保密性。同时,在交换数据之前,验证一下对方的合法身份,就可以保证通信双方的安全。那么,问题来了,服务器把数据加密后,客户端如何读懂这些数据呢?这时服务器必须要把加密的密钥(对称密钥,后面会详细说明)告诉客户端,客户端才能利用对称密钥解开密文的内容。但是,服务器如果将这个对称密钥以明文的方式给客户端,还是会被中间人截获,中间人也会知道对称密钥,依然无法保证通信的保密性。但是,如果服务器以密文的方式将对称密钥发给客户端,客户端又如何解开这个密文,得到其中的对称密钥呢?

    说到这里,大家是不是有点儿糊涂了?一会儿密钥,一会儿对称密钥,都有点儿被搞晕的节奏。在这里,提前给大家普及一下,这里的密钥,指的是非对称加解密的密钥,是用于TLS握手阶段的; 对称密钥,指的是对称加解密的密钥,是用于后续传输数据加解密的。下面将详细说明。

    这时,我们引入了非对称加解密的概念。在非对称加解密算法里,公钥加密的数据,有且只有唯一的私钥才能够解密,所以服务器只要把公钥发给客户端,客户端就可以用这个公钥来加密进行数据传输的对称密钥。客户端利用公钥将对称密钥发给服务器时,即使中间人截取了信息,也无法解密,因为私钥只部署在服务器,其他任何人都没有私钥,因此,只有服务器才能够解密。服务器拿到客户端的信息并用私钥解密之后,就可以拿到加解密数据用的对称密钥,通过这个对称密钥来进行后续通信的数据加解密。除此之外,非对称加密可以很好的管理对称密钥,保证每次数据加密的对称密钥都是不相同的,这样子的话,即使客户端病毒拉取到通信缓存信息,也无法窃取正常通信内容。

    上述通信过程,可以画成以下交互图:


    但是这样似乎还不够,如果通信过程中,在三次握手或者客户端发起HTTP请求过程中,客户端的请求被中间人劫持,那么中间人就可以伪装成“假冒客户端”和服务器通信;中间人又可以伪装成“假冒服务器”和客户端通信。接下来,我们详细阐述中间人获取对称密钥的过程:

    中间人在收到服务器发送给客户端的公钥(这里是“正确的公钥”)后,并没有发给客户端,而是中间人将自己的公钥(这里中间人也会有一对公钥和私钥,这里称呼为“伪造公钥”)发给客户端。之后,客户端把对称密钥用这个“伪造公钥”加密后,发送过程中经过了中间人,中间人就可以用自己的私钥解密数据并拿到对称密钥,此时中间人再把对称密钥用“正确的公钥”加密发回给服务器。此时,客户端、中间人、服务器都拥有了一样的对称密钥,后续客户端和服务器的所有加密数据,中间人都可以通过对称密钥解密出来。

    中间人获取对称密钥的过程如下:


    为了解决此问题,我们引入了数字证书的概念。服务器首先生成公私钥,将公钥提供给相关机构(CA),CA将公钥放入数字证书并将数字证书颁布给服务器,此时服务器就不是简单的把公钥给客户端,而是给客户端一个数字证书,数字证书中加入了一些数字签名的机制,保证了数字证书一定是服务器给客户端的。中间人发送的伪造证书,不能够获得CA的认证,此时,客户端和服务器就知道通信被劫持了。加入了CA数字签名认证的SSL会话过程如下所示:


    所以综合以上三点:非对称加密算法(公钥和私钥)交换对称密钥+数字证书验证身份(验证公钥是否是伪造的)+利用对称密钥加解密后续传输的数据=安全



    3、https协议简介


    为什么是简单地介绍https协议呢?因为https涉及的东西实在太多了,尤其是其中的加解密算法,十分复杂,作者本身对这些算法也研究不完,只是懂其中的一些皮毛而已。这部分仅仅是简单介绍一些关于https的最基本原理,为后面分析https的建立过程以及https优化等内容打下理论基础。

    3.1 对称加密算法

    对称加密是指:加密和解密使用相同密钥的算法。它要求发送方和接收方在安全通信之前,商定一个对称密钥。对称算法的安全性完全依赖于密钥,密钥泄漏就意味着任何人都可以对他们发送或接收的消息解密,所以密钥的保密性对通信至关重要。

    3.1.1 对称加密又分为两种模式:流加密和分组加密

    流加密是将消息作为字节流对待,并且使用数学函数分别作用在每一个字节位上。使用流加密时,每加密一次,相同的明文位会转换成不同的密文位。流加密使用了密钥流生成器,它生成的字节流与明文字节流进行异或,从而生成密文。

    分组加密是将消息划分为若干个分组,这些分组随后会通过数学函数进行处理,每次一个分组。假设使用64位的分组密码,此时如果消息长度为640位,就会被划分成10个64位的分组(如果最后一个分组长度不到64,则用0补齐之后加到64位),每个分组都用一系列数学公式进行处理,最后得到10个加密文本分组。然后,将这条密文消息发送给对端。对端必须拥有相同的分组密码,以相反的顺序对10个密文分组使用前面的算法解密,最终得到明文消息。比较常用的分组加密算法有DES、3DES、AES。其中DES是比较老的加密算法,现在已经被证明不安全。而3DES是一个过渡的加密算法,相当于在DES基础上进行三重运算来提高安全性,但其本质上还是和DES算法一致。而AES是DES算法的替代算法,是现在最安全的对称加密算法之一。

    3.1.2 对称加密算法的优缺点:

    优点:计算量小、加密速度快、加密效率高。

    缺点:

    (1)交易双方都使用同样密钥,安全性得不到保证;

    (2)每次使用对称加密算法时,都需要使用其他人不知道的惟一密钥,这会使得发收信息双方所拥有的钥匙数量呈几何级数增长,密钥管理成为负担。

    3.2 非对称加密算法

    在非对称密钥交换算法出现以前,对称加密的最主要缺陷就是不知道如何在通信双方之间传输对称密钥,而又不让中间人窃取。非对称密钥交换算法诞生之后,专门针对对称密钥传输做加解密,使得对称密钥的交互传输变得非常安全了。

    非对称密钥交换算法本身非常复杂,密钥交换过程涉及到随机数生成,模指数运算,空白补齐,加密,签名等等一系列极其复杂的过程,作者本人也没有研究完全透彻。常见的密钥交换算法有RSA,ECDHE,DH,DHE等算法。涉及到比较复杂的数学问题。其中,最经典也是最常用的是RSA算法。

    RSA:诞生于1977年,经过了长时间的破解测试,算法安全性很高,最重要的是,算法实现非常简单。缺点就是需要比较大的质数(目前常用的是2048位)来保证安全强度,极其消耗CPU运算资源。RSA是目前唯一一个既能用于密钥交换又能用于证书签名的算法,RSA 是最经典,同时也是最常用的是非对称加解密算法。

    3.2.1 非对称加密相比对称加密更加安全,但也存在两个致命的缺点:

    (1)CPU计算资源消耗非常大。一次完全TLS握手,密钥交换时的非对称解密计算量占整个握手过程的90%以上。而对称加密的计算量只相当于非对称加密的0.1%。如果后续的应用层数据传输过程也使用非对称加解密,那么CPU性能开销太庞大,服务器是根本无法承受的。赛门特克给出的实验数据显示,加解密同等数量的文件,非对称算法消耗的CPU资源是对称算法的1000倍以上。

    (2)非对称加密算法对加密内容的长度有限制,不能超过公钥长度。比如现在常用的公钥长度是2048位,意味着待加密内容不能超过256个字节。

    所以非对称加解密(极端消耗CPU资源)目前只能用来作对称密钥交换或者CA签名,不适合用来做应用层内容传输的加解密。

    3.3 身份认证

    https协议中身份认证的部分是由CA数字证书完成的,证书由公钥、证书主体、数字签名等内容组成。在客户端发起SSL请求后,服务端会将数字证书发给客户端,客户端会对证书进行验证(验证这张证书是否是伪造的?也就是公钥是否是伪造的),如果证书不是伪造的,客户端就获取用于对称密钥交换的非对称密钥(获取公钥)。

    3.3.1 数字证书有三个作用:

    1、身份授权。确保浏览器访问的网站是经过CA验证的可信任的网站。

    2、分发公钥。每个数字证书都包含了注册者生成的公钥(验证确保是合法的,非伪造的公钥)。在SSL握手时会通过certificate消息传输给客户端。

    3、验证证书合法性。客户端接收到数字证书后,会对证书合法性进行验证。只有验证通过后的证书,才能够进行后续通信过程。

    3.3.2 申请一个受信任的CA数字证书通常有如下流程:

    (1)公司(实体)的服务器生成公钥和私钥,以及CA数字证书请求。

    (2)RA(证书注册及审核机构)检查实体的合法性(在注册系统里面是否注册过的正规公司)。

    (3)CA(证书签发机构)签发证书,发送给申请者实体。

    (4)证书更新到repository(负责数字证书及CRL内容存储和分发),实体终端后续从repository更新证书,查询证书状态等。

    3.4 数字证书验证

    申请者拿到CA的证书并部署在网站服务器端,那浏览器发起握手并接收到证书后,如何确认这个证书就是CA签发的呢?怎样避免第三方伪造这个证书?答案就是数字签名(digital signature)。数字签名是证书的防伪标签,目前使用最广泛的SHA-RSA(SHA用于哈希算法,RSA用于非对称加密算法)。数字签名的制作和验证过程如下:

    1、数字签名的签发。首先是使用哈希函数对待签名内容进行安全哈希,生成消息摘要,然后使用CA自己的私钥对消息摘要进行加密。

    2、数字签名的校验。使用CA的公钥解密签名,然后使用相同的签名函数对签名证书内容进行签名,并和服务端数字签名里的签名内容进行比较,如果相同就认为校验成功。


    需要注意的是:

    (1)数字签名签发和校验使用的非对称密钥是CA自己的公钥和私钥,跟证书申请者(提交证书申请的公司实体)提交的公钥没有任何关系。

    (2)数字签名的签发过程跟公钥加密的过程刚好相反,即是用私钥加密,公钥解密。(一对公钥和私钥,公钥加密的内容只有私钥能够解密;反过来,私钥加密的内容,也就有公钥才能够解密)

    (3)现在大的CA都会有证书链,证书链的好处:首先是安全,保持CA的私钥离线使用。第二个好处是方便部署和撤销。这里为啥要撤销呢?因为,如果CA数字证书出现问题(被篡改或者污染),只需要撤销相应级别的证书,根证书依然是安全的。

    (4)根CA证书都是自签名,即用自己的公钥和私钥完成了签名的制作和验证。而证书链上的证书签名都是使用上一级证书的非对称密钥进行签名和验证的。

    (5)怎样获取根CA和多级CA的密钥对?还有,既然是自签名和自认证,那么它们是否安全可信?这里的答案是:当然可信,因为这些厂商跟浏览器和操作系统都有合作,它们的根公钥都默认装到了浏览器或者操作系统环境里。

    3.5 数据完整性验证

    数据传输过程中的完整性使用MAC算法来保证。为了避免网络中传输的数据被非法篡改,或者数据比特被污染,SSL利用基于MD5或SHA的MAC算法来保证消息的完整性(由于MD5在实际应用中存在冲突的可能性比较大,所以尽量别采用MD5来验证内容一致性)。 MAC算法是在密钥参与下的数据摘要算法,能将密钥和任意长度的数据转换为固定长度的数据。发送者在密钥的作用下,利用MAC算法计算出消息的MAC值,并将其添加在需要发送的消息之后,并发送给接收者。接收者利用同样的密钥和MAC算法计算出消息的MAC值,并与接收到的MAC值比较。如果二者相同,则报文没有改变;否则,报文在传输过程中被修改或者污染,接收者将丢弃该报文。 SHA也不能使用SHA0和SHA1,山东大学的王小云教授(很牛的一个女教授,大家有兴趣可以上网搜索一下她的事迹)在2005年就宣布破解了 SHA-1完整版算法,并获得了业内专家的认可。微软和google都已经宣布16年及17年之后不再支持sha1签名证书。

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  • https为什么安全

    2017-05-26 09:59:54
    (1)、https是以安全为目标的HTTP通道,简单的讲是http的安全版。即在HTTP下加入SSL层,HTTPS安全基础是SSL,因此加密的详细内容就需要SSL 用的端口是443 https协议需要到ca申请证书,一般免费证书很少,需要交费...
    (1)、https是以安全为目标的HTTP通道,简单的讲是http的安全版。即在HTTP下加入SSL层,HTTPS的安全基础是SSL,因此加密的详细内容就需要SSL 用的端口是443
    https协议需要到ca申请证书,一般免费证书很少,需要交费,https是具有安全性的ssl加密传输协议 http的信息是明文传输
    (2)、HTTP协议采用明文方式发送内容,不提供任何方式的数据加密,用的端口是80
    他们使用的是完全不同的连接方式,用的端口也不一样,http的链接是很简单 无状态的,https协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议比http协议安全 (SSL 安全套接层 secure socket layer)
    HTTP协议是一种应用层协议,它默认使用的传输层协议是TCP协议。
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  • Q: HTTPS 为什么安全? A: 因为 HTTPS 保证了传输安全,防止传输过程被监听、防止数据被窃取,可以确认网站的真实性。 Q: HTTPS 的传输过程是怎样的? A: 客户端发起 HTTPS 请求,服务端返回证书,客户端对证书进行...

     

    以下用简短的Q&A形式进行全文总结:

    Q: HTTPS 为什么安全?
    A: 因为 HTTPS 保证了传输安全,防止传输过程被监听、防止数据被窃取,可以确认网站的真实性。

    Q: HTTPS 的传输过程是怎样的?
    A: 客户端发起 HTTPS 请求,服务端返回证书,客户端对证书进行验证,验证通过后本地生成用于改造对称加密算法的随机数,通过证书中的公钥对随机数进行加密传输到服务端,服务端接收后通过私钥解密得到随机数,之后的数据交互通过对称加密算法进行加解密。

    Q: 为什么需要证书?
    A: 防止”中间人“攻击,同时可以为网站提供身份证明。

    Q: 使用 HTTPS 会被抓包吗?
    A: 会被抓包,HTTPS 只防止用户在不知情的情况下通信被监听,如果用户主动授信,是可以构建“中间人”网络,代理软件可以对传输内容进行解密。

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  • 为了保证在通信中数据的安全性,防止数据被窃取或篡改,对传输数据需要进行对称加密, 但是客户端和服务端在协商加密算法时,同样是不安全的,因此对协商过程再采用非对称 加密,采用非对称加密后客户端在获取公钥的...
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空空如也

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